实时把你的脸变成名画，手机摄像头新玩法

梦晨 发自 凹非寺

量子位 报道 | 公众号 QbitAI

这款叫做“FaceBlit”的最新的风格迁移技术，能够实时把镜头前你的脸变成指定画像的风格，还能匹配你的表情动作。

性别不同也没问题。甚至可以用雕像和草稿。这一切都能在手机上实时进行，不需要拍好视频再等待处理。这意味着，本项技术可以应用于直播和视频通话，而不仅是上传拍好的视频作品。它还可以反过来用，通过镜头捕捉你的表情动作，让画像同步动起来。来看看这么惊艳的效果是如何做到的吧。

位置匹配+外观匹配

首先是位置匹配，通过下巴的轮廓确定整个面部的形状。检测出五官等重要面部特征并编码。

再把画像与人脸的面部特征进行匹配，确保迁移的结果在语义上能够一一对应。既鼻子对鼻子，眼对眼。然后是外观匹配，先把画像与人脸都去掉颜色进行灰度化，再进行高斯模糊处理。

用原始图像减去模糊后的图像得到其差值图像。以差值图像为依据进行直方图匹配（Histogram Match）。

从对比图中可以看到，位置匹配和外观匹配共同作用才能得到理想的结果。为什么这么快？

风格迁移其实已经有很多方案，但使FaceBlit脱颖而出的最大的特点就在于速度快，无需大规模数据集和长时间训练。

在19年的前期成果中已经能做到在十几秒内训练出稳定的效果。FaceBlit将Fišer等人在2017年提出方法中的4个匹配简化成两个，即上面提到的位置匹配和外观匹配，并改进底层生成算法，将准备时间缩短到几十毫秒。

检测面部特征时使用下采样(subsample)，在对检测精度影响很小的情况下降低图片的分辨率。

通过预计算3D像素查找表，以占用更多内存为代价节省时间，并将搜索范围限制在目标位置的20个像素以内。最终在性能测试中，FaceBlit通过稍微提高预计算时间，大大减少了合成时间。这意味着，完成对参考画像的预计算后，就可以实时合成出所需的图像。还是在只使用了CPU的情况下。在使用三星Note 8手机的测试中，FaceBlit在50万像素分辨率下以每秒15帧运行。

进一步研究方向

研究团队表示，虽然FaceBlit效果已经很惊艳，但还不够完美，并提出了3个未来的研究方向。

解决由于在计算过程中省略了对时间一致性的匹配，导致生成结果中会出现闪烁的问题。

解决外观匹配方法容易在风格迁移中忽略一些大尺度的特征的问题。通过交叉分析相似风格的同一套画像，来使结果能适应不同观察角度、照明条件等复杂情况。

作者团队

这项研究一作为来自捷克理工大学的Aneta Texler, Ondřej Texler和Michal Kučera。

另外还有来自相机社交应用公司Snap的华人研究员柴蒙磊参与其中。柴蒙磊博士毕业于浙江大学。主要从事计算机视觉和计算机图形学的研究，主攻人类数字化、图像处理、三维重建和基于物理的动画。

最后，FaceBlit的相关代码预计于4月份在GitHub上公布。

参考链接：

[1]https://ondrejtexler.github.io/faceblit/

[2]https://www.youtube.com/watch?v=XF6lWAVFXy0

[3]https://www.youtube.com/watch?v=Fi4TXewjka0